Керамических материалов. Производство керамических изделий имеет тысячелетнюю историю.

 

Производство керамических изделий имеет тысячелетнюю историю.

Археологами обнаружены керамические изделия, изготовленные 12-13 тыс. лет назад.

Название «керамика» происходит от греческого слова «keramos» - глина. Поэтому под технологией керамики всегда подразумевали производство материалов и изделий из глинистого сырья и смесей его с органическими и минеральными добавками. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют керамическим черепком.

За последние годы это понятие получило более широкое толкование, т.к. получила распространение в производстве керамики технология формования из другого минерального неглинистого сырья - из жестких отходов (техническая керамика) и отходов промышленности (золы, углеотходов и др.). В этой связи понятие «технология керамики» получило толкование как науки о методах производства изделий из минерального сырья путем придания им камнеподобных свойств посредством обжига.

Глина издревле являлась наиболее широко распространенным простейшим материалом, который использовался как вяжущее, а также для производства керамических изделий.

До новой эры технологию развития керамики можно разделить на три этапа: первый - до изобретения огня, когда различные изделия, в основном прикладного характера, формовали из влажной глины и сушили на солнце или воздухе, второй - связан с изобретением огня и печей, что позволило после сушки уже обжигать изделия, третий (1 век до н.э.) - связан с изобретением гончарного круга, когда научились изготавливать изделия тонкой керамики.

Безобжиговый или сырцовый кирпич готовили в Египте и Месопотамии, области Передней Азии (Иран). Судя по дошедшим до нас изобретениям, кирпич готовили из речного глинистого ила, добываемого из Нила, Тигра или Ефрата. Мелкую гальку и рубленую солому добавляли для уменьшения усушки при высыхании и для увеличения прочности. Полученную смесь - глинобетон набивали в деревянные формы - рамки, которые затем снимали. Отформованные кирпичи либо сушили несколько часов на солнце, либо сразу пускали в дело. В Египте кирпич клали на жидком глиняном растворе, а в Месопотамии сырые кирпичи клали один на другой, в результате они склеивались в монолит.

Следует отметить, что прочность сырцового кирпича доходит до 3 – 4 МПа, что позволяет строить из него достаточно внушительные сооружения.

На территории Руси археологи находили и находят образцы сосудов, расписной посуды, изразцов и плиток, покрытых разноцветной глазурью. В русских городах Х-ХIII в.в. было широко распространено гончарное ремесло. Так, один из окраинных районов Великого Новгорода даже назывался Гончарским.

Производство обожженного глиняного кирпича на Руси возникло во второй половине Х в. в период расцвета Киевского государства. В Х-ХV в.в. кирпичные храмы и крепостные сооружения возводились почти во всех крупных городах.

В середине ХV в. в Москве начинают возводить из кирпича жилые дома, а в 1475 г. там появляется первый кирпичный завод с напольными печами, имеющими постоянные своды. В этот период Русский кирпич славится своим высоким качеством, а его выпуск к концу ХVII в. вырос в Москве уже до 5 млн. шт. в год.

Замечательными памятниками русского кирпичного зодчества, особенно широко развившегося в ХVI-ХУII в.в., являются собор Василия Блаженного в Москве (1554 – 1560 г.г.), церковь Вознесения в селе Коломенском под Москвой (1532 г.)

В 1703 г. Петр 1 заложил в устье Невы новую столицу русского государства Петербург, где из кирпича и камня были построены в 1727 г. Адмиралтейство, в 1712 - 1732 г.г. - Петропавловский собор, Летний Дворец, Дворец Меньшикова и др.

В период правления Екатерины II петровские заводы выпускали кирпич - размером 280х140х70 мм. Московские заводы - 240х120х55, 255х120х66 и 255х120х55 мм.

В первой половине Х1Х в. размеры кирпича в основном стабилизировались (255х121х66), практически приблизились к размерам обычного кирпича, выпускаемого в настоящее время. Эти размеры наилучшим образом отвечают условию перевязки кирпичей в кладке с учетом толщины швов. Кирпичи выпускали следующих видов: кирпич алый, красный, полужелезняк и железняк. Первый применяли для кладки печей, второй - стен, третий - облицовки, четвертый - для стен подвалов, цоколей и мощения дорог.

 

2. Сырье для керамических стеновых изделий.

 

Основным видом сырья для производства керамических стеновых материалов служат легкоплавкие глины и суглинки - разнообразные по составу и свойствами минеральные смеси.

Технические требования к глинистому сырью определены ОСТ 2178- 88, классификация сырья дана в ГОСТ 9169.

Кроме того, в качестве основного сырья и корректирующих добавок экономически и экологически целесообразно использовать отходы угледобычи и углеобогащения, золы ТЭС, золошлаковые смеси и другие отходы промышленности.

При производстве керамических стеновых материалов в качестве сырья в смеси с легкоплавкими глинами применяют так же лессы, лессовые суглинки и кремнистые породы - трепелы и диатомиты.

Лессы и лессовые суглинки составляют разновидность глинистого сырья рыхлого строения. Они состоят преимущественно из пылеватых частиц с большим количеством известковых включений. Они обладают малой пластичностью (число пластичности 3 … 7), малой чувствительностью к сушке (кирпич высыхает бездефектно за 24 часа и менее), с небольшим интервалом спекания 40 … 50⁰С.

Благодаря рыхлой малопрочной структуре и быстрой размокаемости лессовые породы требуют менее интенсивной переработки для производства кирпича, чем суглинки и глины. В процессах обжига изделий требуется обеспечить предельно допустимую выдержку при максимальной температуре - до 4…6 ч. В этом случае предупреждаются высолы на изделиях, и повышается морозостойкость продукции до установленных нормативов.

Трепелы и диатомиты - это кремнистые осадочные породы, состоящие полностью или более чем на 50 % из свободного или водного кремнезема. Их химический состав, %: SiO₂ – 70…85; Al₂O₃ - 5…13; Fe₂O₃ - 2..5; CaO – 0,5…5; MgO – 0,5…3; n.n.n. – 4…8.

Из трепелов и диатомитов получают облегченные кирпичи с низкой плотностью и высокой пористостью. Из трепелов пористость кирпича достигает 60… 64 % при плотности 500- 1270 кг/м³, а из диатомита - пористость до 75 % при плотности от 450 до 1000 кг/м³.